Fault tolerant methods design for a fleet of autonomous vehicles against faults/failures based on multi-agent systems - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2021

Fault tolerant methods design for a fleet of autonomous vehicles against faults/failures based on multi-agent systems

Synthèse de méthodes de commande tolérantes à l’occurrence d’un agent défaillant au sein d’une flotte de véhicules autonomes

Abstract

Increasing demand for safe and reliable dynamic systems has been becoming an important subject. Modern control systems are becoming more complex and sophisticated, in consequence, the issues of availability, cost efficiency, reliability, operating safety, and environmental protection are of major importance. Fault-tolerant control has become an important subject in modern control theory and practice.Due to the higher complexity and the increasing number of components, multi-agent systems are particularly sensitive to faults, which can happen with a higher probability and result in performance degradation or breakdown of all the agents.This thesis presents the design of different fault-tolerant methods based on multi-agent system theoretical framework. The leader-following problem is considered with the aim that all agents follow the trajectory of a leader agent in spite of faults.The main contributions of this thesis are focused on control strategies for different external unknown inputs considered as faults and/or disturbances:1) The design of an event-triggered mechanism to solve the leader-following control problem reducing the exchange of information between agents and the control update rate.2) The design of a fault-tolerant control based on virtual actuators in multi-agent systems subject to actuators faults.3) The design of an event-triggered formation control for multi-agent systems with communication faults.4) The design of a quadratic boundedness leader-following control in multi-agent systems subject to bounded disturbances.The performance and effectiveness of the proposed strategies are shown through numerical examples and implementation in an experimental fleet of unmanned aerial vehicles.
La demande de développement de systèmes dynamiques sûrs et fiables est devenue de plus en plus importante ces dernières années. Les processus de contrôle/commande deviennent de plus en plus complexes et sophistiqués, en conséquence, les questions de disponibilité, de fiabilité, de sécurité de fonctionnement et de protection de l'environnement sont d'une importance majeure. La synthèse de loi de commande tolérante aux défauts/défaillances est devenue un sujet d’études important aussi bien sur les aspects théoriques que pratiques.En raison de la complexité accrue et du nombre croissant de composants, les systèmes multi-agents ont vu leur essor d’un point de vue méthodologique. Ces systèmes sont particulièrement sensibles défauts/défaillances, se produisant avec une probabilité plus élevée et entraînant une dégradation des performances ou une panne de tous les agents.Ce mémoire de thèse présente la conception de méthodes tolérantes aux fautes dévolues aux systèmes multi-agents ou également dénommée résilience de systèmes multi-agents. Au cœur de ce travail, le problème du suivi du leader est considéré dans le but que tous les agents suivent la trajectoire d'un unique agent en dépit des défauts/défaillances occurrent au sein des autres agents. Les principales contributions de cette thèse se concentrent sur les stratégies de contrôle/commande en présence de différentes entrées inconnues externes considérées comme des défauts et/ou des perturbations :1) La conception d'un mécanisme déclenché par un événement pour résoudre le problème de contrôle/commande du suivi du leader en réduisant l'échange d'informations entre les agents et le taux de mise à jour du contrôle ;2) La conception d'une commande tolérante aux pannes basée sur des actionneurs virtuels dans des systèmes multi-agents soumis à des défauts d'actionneurs ;3) La conception d'un contrôle/commande de formation déclenché par événement pour les systèmes multi-agents avec des défauts de communication ;4) La conception d'une commande leader-suiveur robuste à des perturbations bornées dans les systèmes multi-agents.La performance et l'efficacité des stratégies développées dans ce mémoire sont présentées à l'aide d'exemples numériques mais également d'une mise en œuvre d’ une flotte expérimentale de véhicules aériens sans pilote (drônes).
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Dates and versions

tel-03342043 , version 1 (13-09-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03342043 , version 1

Cite

Juan Antonio Vazquez Trejo. Fault tolerant methods design for a fleet of autonomous vehicles against faults/failures based on multi-agent systems. Automatic. Université de Lorraine; Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (Cuernavaca, Mor., México), 2021. English. ⟨NNT : 2021LORR0122⟩. ⟨tel-03342043⟩
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